Długie łańcuchy nukleotydów są nazywane kwasami nukleinowymi. W organizmach występują dwa typy kwasów nukleinowych: kwas dezoksyrybonukleinowy i kwas rybonukleinowy. DNA składa się z dwóch łańcuchów nukleotydowych związanych i owiniętych wokół siebie w skręconym kształcie drabiny zwanym podwójną spiralą.
Nukleotyd zawiera trzy składniki: grupę fosforanową, cukier i zasadę azotową. Grupa fosforanowa i cukier są połączone razem, tworząc szkieletową część kwasu nukleinowego. W DNA cukier jest dezoksyrybozą; w RNA cukier to ryboza. Cząsteczka cukru następnie wiąże się z jedną z kilku zasad azotowych. W przypadku DNA możliwe zasady azotowe to adenina, tymina, guanina i cytozyna. W przypadku RNA zasady azotowe są takie same jak w przypadku DNA, z wyjątkiem tego, że RNA wykorzystuje uracyl zamiast tyminy. Nukleotydy są związane ze sobą wiązaniami fosfodiestrowymi, które łączą grupę fosforanową jednego nukleotydu z cząsteczką cukru innego.
